Agroécosystèmes : des fermes qui sont des écosystèmes simplifiés
Un agroécosystème est un écosystème géré pour produire de la nourriture, des fibres ou du carburant. Par rapport à un écosystème naturel, il a :
- Peu de biodiversité : souvent une monoculture (une seule culture), sans mauvaises herbes, ravageurs ni concurrents.
- Des chaînes alimentaires courtes : culture → humains, ou culture → animaux d'élevage → humains. Chaque étape d'une chaîne alimentaire perd environ 90 % de l'énergie, donc les aliments végétaux nourrissent plus de personnes par hectare que la viande.
- Des apports supplémentaires : énergie d'origine fossile (machines, fabrication des engrais), eau, nutriments et pesticides. Efficacité énergétique = énergie alimentaire produite ÷ énergie fournie ; les systèmes intensifs dépensent souvent plus d'énergie que les systèmes traditionnels.
- Des cycles de nutriments ouverts : la récolte emporte des nutriments, il faut donc les remplacer.
Les systèmes agricoles vont de extensifs (peu d'intrants par hectare, par exemple l'élevage nomade) à intensifs (beaucoup d'intrants, rendements élevés par hectare), et de vivriers (pour nourrir la famille) à commerciaux (pour la vente).
Améliorer la génétique des cultures et des animaux
- Sélection : on choisit des parents aux qualités utiles (rendement élevé, tiges courtes, résistance aux maladies, plus de lait) et on les croise pendant de nombreuses générations.
- Variétés à haut rendement (VHR) : des blés et des riz à tige courte qui mettent plus d'énergie dans le grain et ne se couchent pas quand on les fertilise beaucoup.
- Modification génétique (OGM) : on transfère un gène d'une autre espèce ; par exemple, le coton Bt fabrique son propre insecticide et le riz doré fabrique de la vitamine A.
- Banques de gènes et de semences : elles conservent des plantes sauvages apparentées et d'anciennes variétés, source de gènes utiles.
Les inquiétudes : perte de diversité génétique (si beaucoup de fermes cultivent la même variété, une seule maladie les touche toutes), obligation de racheter des semences chaque année, transfert de gènes vers des plantes sauvages, et débat sur la sécurité des OGM et le contrôle par de grandes entreprises.
La Révolution verte
La Révolution verte (à partir des années 1940 au Mexique, puis en Asie et en Amérique latine dans les années 1960-1970) était un ensemble de :
- semences VHR de blé, de riz et de maïs
- irrigation (canaux, puits tubés)
- engrais de synthèse (surtout azotés)
- pesticides et herbicides
- mécanisation (tracteurs, batteuses)
Avantages : les rendements des céréales ont à peu près doublé ou triplé, les famines sont devenues plus rares, les prix de la nourriture ont baissé, et des pays comme l'Inde sont devenus autosuffisants en céréales. Produire plus sur la même terre a aussi réduit la pression pour défricher les forêts.
Problèmes : les agriculteurs plus riches, avec de l'eau et du crédit, ont le plus gagné ; les petits agriculteurs se sont endettés ; l'alimentation s'est réduite à quelques céréales ; la nappe d'eau a baissé ; les sols ont perdu de la matière organique ; la pollution et la résistance des ravageurs ont augmenté.
Impacts de l'agriculture sur l'environnement
- Eutrophisation : l'excès de nitrate et de phosphate coule vers les lacs et les rivières → prolifération d'algues → les algues meurent → les bactéries consomment l'oxygène → les poissons meurent.
- Salinisation : dans les régions chaudes et sèches, l'eau d'irrigation s'évapore et laisse des sels dans la couche de surface, ce qui gêne les cultures.
- Engorgement des sols et baisse des nappes à cause d'une irrigation excessive et d'un pompage trop fort.
- Érosion et dégradation des sols : le labour, les champs nus, le surpâturage et la suppression des haies laissent le vent et l'eau emporter la terre ; les machines lourdes tassent le sol ; la matière organique diminue.
- Problèmes liés aux pesticides : résistance chez les ravageurs, dommages aux abeilles et à d'autres espèces non visées, bioaccumulation et bioamplification le long des chaînes alimentaires.
- Perte de biodiversité et d'habitats : défrichement des forêts et des zones humides, monocultures.
- Gaz à effet de serre : CO₂ du carburant et du défrichement, méthane des bovins et des rizières inondées, protoxyde d'azote des engrais.
Influences sociales et économiques sur l'agriculture
Ce que les agriculteurs cultivent, et comment, dépend de bien plus que du sol et du climat :
- Marchés et prix : des prix élevés pour une culture de rente poussent les agriculteurs à s'y mettre.
- Politique publique : subventions, prix minimums garantis, électricité ou engrais bon marché peuvent encourager un usage excessif de l'eau ou d'une seule culture.
- Propriété de la terre : de toutes petites parcelles ou des terres louées n'encouragent pas à soigner le sol sur le long terme.
- Accès au crédit, à la technologie et au savoir.
- Régimes alimentaires et demande : la hausse de la demande de viande exige bien plus de terre et d'eau que les aliments végétaux.
- Commerce et supermarchés : demande de produits uniformes et bon marché.
Rendre l'agriculture plus durable
- Rotation des cultures et légumineuses (haricots, lentilles, trèfle) : elles fixent l'azote et brisent les cycles des ravageurs.
- Lutte intégrée contre les ravageurs : surveiller les ravageurs ; utiliser des prédateurs naturels, des variétés résistantes et des pièges ; ne traiter que si c'est nécessaire.
- Travail du sol réduit ou semis direct, cultures de couverture, paillage, labour en courbes de niveau et terrasses : ils réduisent l'érosion.
- Irrigation efficace : goutte-à-goutte et aspersion au lieu de l'inondation ; arrosage selon l'humidité du sol.
- Agriculture de précision : GPS et capteurs pour mettre l'engrais seulement là où il faut.
- Agroforesterie et haies : les arbres protègent le sol, stockent du carbone et abritent la faune.
- Agriculture biologique : pas d'engrais ni de pesticides de synthèse ; rendements souvent plus faibles, mais sol plus vivant.
Le but est l'intensification durable : produire plus sur la même terre avec moins de dégâts.
À toi d'essayer : l'expérience de l'engrais
Mets des graines de cresson ou de moutarde dans quatre pots de terre. Arrose-les avec de l'eau pure, puis avec de l'eau contenant une toute petite pincée, une pincée moyenne et une grosse pincée d'engrais pour plantes. Après 10 jours, compare les hauteurs : la croissance augmente puis se stabilise (rendements décroissants), et trop d'engrais peut brûler les racines. Dans l'étape libre de la 3D, cherche le niveau d'engrais où le rendement est élevé mais où l'étang reste propre.
Formules et définitions clés
- Agroécosystème = écosystème simplifié et géré, avec des apports humains
- Efficacité énergétique de l'agriculture = énergie alimentaire produite ÷ énergie fournie
- Paquet de la Révolution verte : semences VHR + irrigation + engrais + pesticides + machines
- Eutrophisation : nutriments → prolifération d'algues → décomposition → manque d'oxygène → mort des poissons
- Salinisation : l'eau d'irrigation s'évapore → les sels restent en surface
Exemples résolus
1. Explique pourquoi le blé VHR à tige courte convenait à un fort usage d'engrais.
L'engrais alourdit les épis. Le blé traditionnel, haut, se coucherait (verse) et le grain pourrirait. Des tiges courtes et rigides portent les épis lourds, et la plante met plus d'énergie dans le grain que dans la paille.
2. Une rivière en aval de terres agricoles devient verte en été et les poissons meurent. Explique la suite des événements.
La pluie entraîne l'excès de nitrate et de phosphate des champs vers la rivière. Les algues se multiplient vite (prolifération) et bloquent la lumière. Quand elles meurent, les bactéries les décomposent et consomment l'oxygène dissous. Les poissons et les autres animaux étouffent. C'est l'eutrophisation.
3. Évalue la Révolution verte en Inde.
Points positifs : la production de blé et de riz a été multipliée plusieurs fois, la famine a été évitée et l'Inde est devenue autosuffisante. Points négatifs : les gains se sont concentrés dans les régions irriguées et chez les agriculteurs plus riches ; la nappe d'eau du Pendjab a beaucoup baissé ; les sols sont devenus salés et pauvres en matière organique ; l'usage de pesticides a augmenté. Globalement, elle a sauvé des millions de personnes de la faim mais a créé des problèmes de durabilité qui demandent aujourd'hui de nouvelles méthodes.
Erreurs fréquentes
- Dire que l'engrais augmente toujours le rendement. Le rendement se stabilise (rendements décroissants), et le surplus pollue surtout.
- Confondre la salinisation (sel laissé par l'eau d'irrigation qui s'évapore) et l'engorgement (trop d'eau dans le sol).
- N'écrire que les avantages ou que les problèmes de la Révolution verte. Une bonne réponse d'examen doit être une évaluation équilibrée.
- Oublier les facteurs sociaux et économiques. La politique, les prix et la propriété de la terre influencent l'agriculture autant que le climat.